第二章-數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷

第三章數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷第一節(jié)數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法第二節(jié)主軸部件第三節(jié)滾珠絲杠螺母副第四節(jié)導(dǎo)軌副第五節(jié)刀庫(kù)及換刀裝置第六節(jié)液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)第一節(jié)數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法一、故障與故障診斷：

數(shù)控機(jī)床在機(jī)械結(jié)構(gòu)上和普通機(jī)床不同點(diǎn)在于傳動(dòng)鏈縮短，傳動(dòng)部件的精度高，機(jī)械維護(hù)的面更廣。主軸、進(jìn)給軸、導(dǎo)軌和絲杠、刀庫(kù)和換刀裝、液壓和氣動(dòng)等。熟悉機(jī)械故障的特征，掌握數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障的診斷的方法和手段。還要注意數(shù)控機(jī)床機(jī)電之間的內(nèi)在聯(lián)系。1.機(jī)械故障的原因

機(jī)床在運(yùn)行過程中，機(jī)械零部件受到力、熱、摩擦以及磨損等諸多因素的作用，使其領(lǐng)部件偏離或喪失原有的功能。2.機(jī)械故障診斷機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)的識(shí)別、運(yùn)行狀態(tài)的信號(hào)獲取、特征參數(shù)的分析，故障性質(zhì)的判斷和故障部位的確定。第一節(jié)數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法二、機(jī)械故障診斷的方法：實(shí)用診斷技術(shù)（問、聽、看、聞、摸、查）振動(dòng)、噪聲測(cè)試(幅值大小、頻率結(jié)構(gòu)）油液分析（磨粒成分、型貌、數(shù)量）溫度測(cè)試（表面溫度及變化規(guī)律）超聲、X射線探傷（機(jī)件內(nèi)部缺陷）專家診斷系統(tǒng)（專家的經(jīng)驗(yàn)、數(shù)據(jù)）第一節(jié)數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法1.實(shí)用診斷技術(shù)問—操作者（漸/突發(fā)、故障現(xiàn)象、加工件的情況、傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力、潤(rùn)滑、保養(yǎng)和檢修情況）。看—機(jī)床的轉(zhuǎn)速變化、工件的表面粗糙度和振紋、顏色傷痕等明顯癥狀。聽—機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)聲（強(qiáng)弱、頻率高低等）。聞—潤(rùn)滑油脂氧化蒸發(fā)油煙氣焦糊氣。觸—用手感來判別機(jī)床的故障（溫升、振動(dòng)、傷痕和波紋、爬行、松緊）。

實(shí)用診斷技術(shù)在機(jī)械故障的診斷中具有實(shí)用簡(jiǎn)便、快速有效的特點(diǎn)，但診斷效果的好壞在很大程度上要憑借維修技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，而且有一定的局限性，對(duì)一些疑難故障難以奏效。第一節(jié)數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法2.機(jī)械振動(dòng)檢測(cè)診斷法

以機(jī)床振動(dòng)作為信息源，在機(jī)床運(yùn)行過程中獲取信號(hào)，對(duì)信號(hào)作各種處理和分析，通過某些特征量的變化來判別有無故障、根據(jù)由以往診斷經(jīng)驗(yàn)形成的一些判據(jù)來確定故障的性質(zhì)并綜合一些其他依據(jù)來進(jìn)一步確定故障的部位。

具有實(shí)用可靠、判斷準(zhǔn)確的特點(diǎn)（1）診斷過程1）閱被診斷設(shè)備的技術(shù)資料，分析傳動(dòng)關(guān)系、計(jì)算傳動(dòng)件的特征值；2）獲取信號(hào)、信號(hào)調(diào)理與處理；3）信號(hào)分析、故障判斷（部位、性質(zhì)）。（2）故障振動(dòng)信號(hào)分類1）平穩(wěn)性故障信號(hào)2）沖擊性故障信號(hào)第一節(jié)數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法1、平穩(wěn)性故障信號(hào)—機(jī)械結(jié)構(gòu)在正弦周期性力信號(hào)、復(fù)雜周期性力信號(hào)和準(zhǔn)周期性力信號(hào)（軸彎曲、偏心、滾子失圓等漸變性故障）作用下產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)。特點(diǎn)：響應(yīng)信號(hào)的頻率成分與激勵(lì)信號(hào)的頻率成分相同。頻譜為有限根譜線，而且能量集中在故障的特征頻率及其倍頻上。

第一節(jié)數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法2、沖擊性故障信號(hào)—機(jī)械結(jié)構(gòu)在周期性沖擊力作用下的脈沖響

應(yīng)，他與沖擊信號(hào)本身有很大的不同。特點(diǎn)：信號(hào)能量短時(shí)間釋放，其頻譜為無窮根譜線，間隔等于脈沖發(fā)生的頻率。能量集中于基頻。信號(hào)分析方法1)時(shí)域分析法（直觀）

了解信號(hào)的幅值和時(shí)間的關(guān)系，確定振動(dòng)的程度，設(shè)備是否有故障及嚴(yán)重程度。不能確定故障部位（特征量的統(tǒng)計(jì)分析、相關(guān)分析等、均值、有效值、均方根值、方差等）。2)頻域分析法(了解信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)，尋找故障源)

幅值譜分析--應(yīng)用傅里葉變換、傅里葉傅里葉積分將時(shí)域信號(hào)變?yōu)轭l域信號(hào)。功率譜分析--在頻域中對(duì)信號(hào)能量或功率分布情況的描述。濾波譜---分析平穩(wěn)性故障信號(hào)解調(diào)譜---分析沖擊性故障信號(hào)第一節(jié)數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法測(cè)試儀器系統(tǒng)第一節(jié)數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法診斷實(shí)例1）了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)：設(shè)備在運(yùn)行中有什么異常情況，不同速度檔位有什么區(qū)別。2）得到設(shè)備的有關(guān)資料：設(shè)備的傳動(dòng)系統(tǒng)圖、軸承分布圖等技術(shù)資料，并對(duì)其進(jìn)行分析。3）計(jì)算傳動(dòng)鏈和傳動(dòng)件的特征頻率：計(jì)算傳動(dòng)鏈，計(jì)算各傳動(dòng)件的特征頻率系數(shù)。對(duì)設(shè)備進(jìn)行診斷測(cè)試1）放置測(cè)振、測(cè)速傳感器（位置、信號(hào)要求）（一般選振動(dòng)或噪聲較大的部位）；2）連接儀器系統(tǒng)；3）開動(dòng)被測(cè)設(shè)備；4）調(diào)節(jié)測(cè)速電平、顯示主軸轉(zhuǎn)速并記錄；5）從較高頻段開始測(cè)試，逐漸到較低頻段，并調(diào)節(jié)放大器的增益，使信號(hào)處于最佳狀態(tài)；6）記錄、打印測(cè)試結(jié)果。第一節(jié)數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法故障診斷分析1）由主軸轉(zhuǎn)頻計(jì)算各傳動(dòng)件的特征頻率；2）對(duì)照計(jì)算值和測(cè)試結(jié)果，由前述機(jī)械故障診斷知識(shí)進(jìn)行分析，判斷故障的部位和故障性質(zhì)。得出診斷結(jié)果。第二節(jié)主軸部件主軸部件的性能要求高回轉(zhuǎn)精度、足夠的功率輸出、剛度、抗振性、溫升以及自動(dòng)變速、準(zhǔn)停和自動(dòng)換刀等要求。主軸部件的結(jié)構(gòu)成組高精度軸承（滾動(dòng)/靜壓/磁力/陶瓷）及其配置、軸承間隙調(diào)整和潤(rùn)滑密封以及滿足工件的自動(dòng)裝夾要求主軸的維護(hù)特點(diǎn)1.主軸潤(rùn)滑減少摩擦、帶走熱量，（磨損和熱變形）-循環(huán)潤(rùn)滑方式：液壓泵供油強(qiáng)力潤(rùn)滑和油脂潤(rùn)滑-油氣潤(rùn)滑方式：定時(shí)定量把油霧送進(jìn)軸承空隙中-噴注潤(rùn)滑方式：較大流量的恒溫油噴注到主軸軸承（大容量恒溫油箱）第二節(jié)主軸部件2.防泄露第二節(jié)主軸部件主軸故障診斷故障現(xiàn)象故障原因1.主軸發(fā)熱軸承損傷或不清潔、軸承油脂耗盡或油脂過多、軸承間隙過小2.主軸強(qiáng)力切削停轉(zhuǎn)電機(jī)與主軸傳動(dòng)的皮帶過松、皮帶表面有油、離合器松3.潤(rùn)滑油泄漏潤(rùn)滑油過量、密封件損傷或失效、管件損壞第二節(jié)主軸部件故障現(xiàn)象故障原因4.主軸噪聲

（振動(dòng)）缺少潤(rùn)滑、皮帶輪動(dòng)平衡不佳、帶輪過緊、齒輪磨損或嚙合間隙過大、軸承損壞5.主軸沒有或潤(rùn)滑不足

油泵轉(zhuǎn)向不正確、油管或?yàn)V油器堵塞、油壓不足6.刀具不能夾緊

蝶形彈簧位移量太小、刀具松夾彈簧上螺母松動(dòng)第二節(jié)主軸部件故障現(xiàn)象故障原因7.刀具夾緊后不能松開

刀具松夾彈簧壓合過緊、液壓缸壓力和行程不夠第三節(jié)滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副的維護(hù)1.軸向間隙的調(diào)整保證反向傳動(dòng)精度和軸向剛度（墊片調(diào)隙式、螺紋調(diào)隙式、齒差調(diào)隙式）2.支承軸承的定期檢查定期檢查絲杠支承與床身的連接是否有松動(dòng)以及軸承是否損壞3.滾珠絲杠副的潤(rùn)滑潤(rùn)滑劑（油/脂）可提高耐磨性和傳動(dòng)效率（工作前/半年）4.滾珠絲杠的防護(hù)防止硬質(zhì)灰塵或切屑污物的進(jìn)入，可采用防護(hù)罩或防護(hù)套管等第三節(jié)滾珠絲杠螺母副第三節(jié)滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副的故障診斷故障現(xiàn)象故障原因1.噪聲大絲杠支承軸承損壞或壓蓋壓合不好、聯(lián)軸器松動(dòng)、潤(rùn)滑不良或絲杠副滾珠有破損2.絲杠運(yùn)動(dòng)不靈活

軸向預(yù)緊太大、絲杠或螺母線與導(dǎo)軌不平行、絲杠彎曲第四節(jié)導(dǎo)軌副導(dǎo)軌副的維護(hù)1.間隙調(diào)整—保證導(dǎo)軌面之間合理的間隙，過小摩擦力大、磨損，過大運(yùn)動(dòng)失去準(zhǔn)確性和平穩(wěn)性、失去導(dǎo)向精度）。2.滾動(dòng)導(dǎo)軌的預(yù)緊—提高剛度、消除間隙3.導(dǎo)軌的潤(rùn)滑—降低摩擦系數(shù)、減少磨損、防止導(dǎo)軌面銹蝕。潤(rùn)滑方式：人工加油油杯供油、壓力油潤(rùn)滑潤(rùn)滑油：粘度變化小、潤(rùn)滑性好、油膜剛度4.導(dǎo)軌的防護(hù)防止切屑、磨?；蚶鋮s液散落在導(dǎo)軌上而引起磨損、擦傷、和銹蝕，導(dǎo)軌面上應(yīng)有可靠的防護(hù)裝置。常用的有刮板式、卷簾式和疊層式防護(hù)罩。需要經(jīng)常進(jìn)行清理和保養(yǎng)。（滑動(dòng)、滾動(dòng)、靜壓）導(dǎo)軌故障診斷導(dǎo)軌故障診斷故障現(xiàn)象故障原因1.導(dǎo)軌研傷地基與床身水平有變化使局部載荷過大、長(zhǎng)期短工件加工局部磨損嚴(yán)重、導(dǎo)軌潤(rùn)滑不良、導(dǎo)軌材質(zhì)不佳、刮研不符和要求、導(dǎo)軌維護(hù)不良落入贓物2.移動(dòng)部件：導(dǎo)軌面研傷、導(dǎo)軌壓板研傷、鑲條與導(dǎo)軌間隙太小3.加工面在接刀處不平導(dǎo)軌直線度超差、工作臺(tái)塞鐵松動(dòng)或塞鐵彎度過大、機(jī)床水平度差使導(dǎo)軌發(fā)生彎曲第五節(jié)刀庫(kù)及換刀裝置刀庫(kù)與換刀機(jī)械手的維護(hù)要點(diǎn)1.嚴(yán)禁把超重、超長(zhǎng)的刀具裝入刀庫(kù)，防止機(jī)械手換刀時(shí)掉刀或發(fā)生碰撞。2.不管什么方式選刀時(shí)，刀具號(hào)要和刀庫(kù)上所需刀具一致。3.手動(dòng)方式放往刀庫(kù)上裝刀時(shí)，要確保裝到位、裝牢靠。刀座上的鎖緊也要可靠。4.經(jīng)常檢查刀庫(kù)的回零位置是否正確，主軸回?fù)Q刀點(diǎn)位置到位，及時(shí)調(diào)整5.要保持刀具刀柄和刀套的清潔6.開機(jī)時(shí)，應(yīng)先使刀庫(kù)和機(jī)械手空運(yùn)行，檢查各部分工作是否正常（行程開關(guān)、電磁閥、液壓系統(tǒng)的壓力等）。刀庫(kù)與換刀機(jī)械手的故障診斷刀庫(kù)與換刀機(jī)械手的故障診斷故障主要表現(xiàn)在：刀庫(kù)運(yùn)動(dòng)故障、定位誤差過大、機(jī)械手夾持刀柄不穩(wěn)定和機(jī)械手運(yùn)動(dòng)誤差過大等。故障現(xiàn)象故障原因1.刀庫(kù)刀套不能卡緊刀具刀套上的調(diào)整螺母位置不對(duì)2.刀庫(kù)不能旋轉(zhuǎn)電機(jī)和蝸桿軸聯(lián)軸器松動(dòng)刀庫(kù)與換刀機(jī)械手的故障診斷故障現(xiàn)象故障原因3.刀具從機(jī)械手中脫落

刀具超重、機(jī)械手卡緊銷壞或沒有彈出來4.刀具交換時(shí)掉刀換刀時(shí)主軸沒有回到換刀位置5.換刀速度過快或過慢氣壓太高或太低和節(jié)流閥口太大或太小第六節(jié)液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)一、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)1.驅(qū)動(dòng)對(duì)象(1)液壓卡盤(2)靜壓導(dǎo)軌(3)液壓撥叉變速液壓液壓缸(4)主軸箱的液壓平衡(5)液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手和主軸上松刀液壓缸第六節(jié)液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)2.液壓系統(tǒng)的維護(hù)要點(diǎn)(1)控制油液污染，保持油液清潔（80%故障）(2)控制液壓系統(tǒng)中油液的溫升（效率、壓力、速度、動(dòng)作可靠、泄漏、氧化）(3)控制液壓系統(tǒng)的泄漏（提高液壓元件零部件的加工精度、元件和管道的安裝質(zhì)量以及提高密封件的質(zhì)量和定期更換。(4)防止液壓系統(tǒng)振動(dòng)和噪聲（螺釘松動(dòng)、管接頭松脫而引起泄漏）(5)嚴(yán)格執(zhí)行日常點(diǎn)檢制度（液壓故障有隱蔽性、可變性和難于判斷性的特點(diǎn)）(6)嚴(yán)格執(zhí)行定期緊固、清洗、過濾和更換制度（防止松動(dòng)、污染、堵塞、磨損等情況的發(fā)生）第六節(jié)液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)3.液壓系統(tǒng)的點(diǎn)檢元件和管接頭是否有泄漏液壓泵和液壓馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有否異常噪聲液壓缸移動(dòng)時(shí)是否正常平穩(wěn)液壓系統(tǒng)的各點(diǎn)壓力是否正常和穩(wěn)定油液的溫度是否在允許范圍內(nèi)電氣控制及換向閥工作是否靈敏可靠油箱內(nèi)油量是否在標(biāo)線范圍內(nèi)第六節(jié)液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)二、氣動(dòng)系統(tǒng)1.驅(qū)動(dòng)對(duì)象(1)數(shù)控機(jī)床主軸錐孔的吹氣和開關(guān)防護(hù)門(2)主軸的松刀(3)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的動(dòng)作例：某加工中心氣動(dòng)原理圖該氣動(dòng)系統(tǒng)完成主軸錐孔吹氣和開關(guān)門防護(hù)第六節(jié)液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)第六節(jié)液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)2.氣動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)的要點(diǎn)(1)保證供給潔凈的壓縮空氣（水分、油分、粉塵）(2)保證空氣中含有適量的潤(rùn)滑油（使氣動(dòng)控制和執(zhí)行元件適度的潤(rùn)滑）采用壓縮空氣調(diào)理裝置第六節(jié)液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)(3)保持氣動(dòng)系統(tǒng)的密封性—漏氣將增加能量的消耗、導(dǎo)致供氣壓力下降甚至氣動(dòng)元件工作失常，使用儀表或肥皂水撿漏(4)保證氣動(dòng)元件中運(yùn)動(dòng)零件的靈敏度—使用油霧分離器分離油霧(5)保證氣動(dòng)裝置具有合適的工作壓力和運(yùn)動(dòng)速度3.氣動(dòng)系統(tǒng)的點(diǎn)檢與定檢(1)管路系統(tǒng)點(diǎn)檢—主要內(nèi)容是對(duì)冷凝水和潤(rùn)滑油的管理，還要檢查供氣壓力是否正常、有無漏氣等(2)氣動(dòng)元件的定檢—主要內(nèi)容是徹底處理系統(tǒng)的漏氣現(xiàn)象（更換密封元件、處理管接頭或聯(lián)接螺釘松動(dòng)，定期檢查測(cè)量?jī)x表、安全閥和壓力繼電器等）演講完畢，謝謝觀看！內(nèi)容總結(jié)第三章數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷。2)頻域分析法(了解信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)，尋找故障源)。功率譜分析--在頻域中對(duì)信號(hào)能量或功率分布情況的描述。1）了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)：設(shè)備在運(yùn)行中有什么異常情況，不同速度檔位有什。-循環(huán)潤(rùn)滑方式：液壓泵供油強(qiáng)力潤(rùn)滑和油脂潤(rùn)滑。蝶形彈簧位移量太小、刀具